• Firma: Tyrolit
  • Land: Österreich
  • Artikel vom: 14 November 2013
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  • Kategorie(n): WERKZEUG ANWENDUNGEN, Medizintechnik, Weitere Anwendungen
  • Der Markt für Medizintechnik wächst stetig

    Höchste Präzision – so lassen sich die Anforderungen an Schleifprodukte zur Herstellung von medizintechnischen Produkten wahrscheinlich am treffendsten beschreiben. Besonders in dieser Wachstumsbranche ist der Ruf nach immer neuen und leistungsfähigeren Technologien groß.


    Der weltweite Bedarf an medizintechnischen Produkten steigt jährlich um fünf bis zehn Prozent. Ausschlaggebend dafür ist der demografische Wandel in den Industrieländern. In Europa und Asien sind im Jahr 2050 über 1,7 Milliarden Menschen 60 Jahre und älter. Die Zahl der Übergewichtigen verdoppelt sich bis 2030. Alleine in Deutschland erhalten jährlich etwa 210.000 Bürger ein neues Hüftgelenk und 175.000 Menschen eine Knie-Endprothese. Knapp 10.000 Schultergelenke werden durch Implantate ersetzt. Auch zur Linderung von Bandscheiben- und Wirbelsäulenbeschwerden kommen Implantate vermehrt zum Einsatz. Darüber hinaus werden zehntausende chirurgische Implantate jährlich dazu verwendet, schwerwiegende Verletzungen an Kopf, Schultern und Armen sowie am Becken als Folge von Unfällen zu beheben. Und nicht zuletzt werden in Deutschland über eine Million Zahnimplantate eingesetzt.

    „Made in Germany“ auf dem Vormarsch

    Weltweit beträgt das Nachfragevolumen für medizintechnische Produkte über 200 Milliarden Euro pro Jahr. Die Marktführer kommen aus den USA und Japan, immer häufiger aber auch aus Deutschland – nicht zuletzt wegen der hohen Innovationsfähigkeit deutscher Unternehmen sowie der hohen Qualität an Zulieferunternehmen, wie beispielsweise dem Schleifmittelproduzenten Tyrolit. Ein Großteil der rund 400 heimischen Medizintechnikproduzenten haben ihren Hauptsitz im Raum Berlin, Hamburg und München. Das Unternehmensspektrum ist breit gefächert und reicht von Konzernen wie Siemens über mittelständische Unternehmen wie Braun bis hin zu familiengeführten Manufakturen für orthopädische Ersatzteile. Während Großunternehmen primär auf eine Verlängerung der Wertschöpfungskette setzen, liegt der Erfolg kleiner Firmen wie beispielsweise Karl Storz, vor allem im direkten Kundenkontakt und der hohen Flexibilität. Innovationen entstehen gemeinsam. Viele Unternehmen arbeiten deshalb direkt mit Universitätskliniken zusammen. Auffallend ist auch, dass mehr als die Hälfte der in der Branche erzielten Umsätze auf Produkte entfallen, die jünger als zwei Jahre am Markt sind. Die Anforderungen an die Qualität der Implantate sind enorm. Ausgestattet mit einer hohen Langlebigkeit werden sie individuell und exakt an die Bedürfnisse der Patienten angepasst. Im Idealfall spürt der Patient das künstliche Gelenk nach erfolgter Therapie überhaupt nicht mehr. Er führt damit quasi ein Leben wie zuvor. Das Verlangen nach höchster Präzision sowie nach Highspeed-Produktionsprozessen führt auch zu einem neuen Anspruch an die verwendeten Werkstoffe. Dies gilt besonders für hochverschleiß- und abriebfeste Werkstoffe sowie für jene Materialien, von denen hohe Wechselfestigkeit und Hitzebeständigkeit erwartet wird. Die größte Herausforderung besteht darin, Werkzeuge zu finden und zu entwickeln um diese Werkstoffe präzise zu bearbeiten. Diamant ist das härteste zur Verfügung stehende Schleifmittel und in der Produktion medizintechnischer Produkte nicht mehr wegzudenken. Dank seiner überragenden Härte und Verschleißfestigkeit ist er für die Keramik- und Hartmetallbearbeitung unverzichtbar. Vermehrt gewinnt Diamant auch bei der Bearbeitung von PKD, Auftrags- bzw. Aufspritzlegierungen, Oxydkeramiken, Glas, Ferriten, Halbleiterwerkstoffen und Graphit an Bedeutung. Neben Diamant wird in der Medizintechnik immer häufiger auch cBN (Kubisches Bornitrid), das zweithärteste Schleifmittel, eingesetzt. cBN findet seine Verwendung primär in der Bearbeitung von gehärteten Stählen, Schnellarbeits-, Werkzeug-, Chrom- und Einsatzstahl sowie Hartguss. Beide Schleifstoffe sind wegen ihres kristallographischen Aufbaus und den daraus resultierenden Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Verschleißfestigkeit und Schneidkantenhaltigkeit, allen anderen Schleifmitteln klar überlegen. cBN wird heute mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften und in verschiedensten Farben angeboten. Entscheidendes Qualitätskriterium ist jedoch nicht die Farbe, sondern die Zähigkeit, die bei cBN durch das Zerreiben bzw. „Zerhämmern“ der einzelnen Körner erzeugt wird. Das Maß der Zerkleinerung der Ursprungskörner ist entscheidend, wobei dieses Verkleinerungsmaß nur unter Berücksichtigung von anderen Merkmalen, wie Kornform und Oberfläche, eine wirkliche Aussagekraft besitzt.

    Die „richtige“ Bindung

    Seinen Grundcharakter bekommt jedes Schleifwerkzeug durch die verwendete Bindung. Die spezifischen Eigenschaften der Bindungen beeinflussen entscheidend das Ergebnis, das mit dem jeweiligen Schleifkorn auf einem Werkstück erzielt werden kann. Die Auswahl der Bindungen für Diamant und cBN reicht von Kunstharz-, Kunststoff-Metallverbundsystemen über Keramik- bis hin zu Metallbindungen.

    Bei galvanisch gebundenen Werkzeugen führt der Einsatz von Öl als Kühlschmiermittel zu einer Standzeiterhöhung. Eine Ursache dafür liegt in der spezifischen Einbindungsart, bei welcher große Flächen des Einzelkorns ungeschützt und somit für chemische Reaktionen mit Alkaliionen und Wasser frei zugänglich sind. Galvanische Werkzeuge sind in neuem Zustand sehr schnittig, nehmen daher wenig Motorleistung auf, erzeugen aber relativ raue Oberflächen. Mit fortwährendem Einsatz sinkt die Schnittigkeit. Dies führt zu einem Anstieg der aufgenommenen Motorleistung und zum Erwärmen des Werkstückes. Die erzielbare Oberflächenqualität verbessert sich aber zusehends. Diese Charakteristik ist ein entscheidender Faktor für jede Spezialanwendung, da ein rechtzeitiges Erkennen des Standzeitendes dieser Scheiben in der Prozesssteuerung berücksichtigt werden muss.

    Der Träger bestimmt das Ergebnis mit

    Entscheidend für das Schleifergebnis ist neben dem „Design“ des Schleifbelages vor allem die Kombination aus Schleifbelag und Trägerkörper. Derzeit sind die am Markt verbreitetesten Schleifwerkzeuge mit Trägern aus Metall, Keramik, armierten und nicht armierten Kunststoffen sowie Kohlefaser versehen. Bei Trägerkörpern aus Stahl wird der Schleifbelag auf die Schleifsegmente oder direkt auf den Schleifring aufgeklebt. Die Vorteile liegen in der hohen Festigkeit, den damit verbundenen hohen Zulassungsgeschwindigkeiten und den engen produzierbaren Form- und Maßtoleranzen. Nachteile ergeben sich durch das relativ hohe Gewicht und die vergleichsweise geringe Dämpfung.


    Keramiktragkörper haben eine eingeschränkte Festigkeit und die Zulassungsgeschwindigkeit ist mit 80 m/s relativ gering. Durch die hohe Steifigkeit erreicht man jedoch sehr hohe Abtragsraten. Wegen der geringen Zähigkeit und der damit verbundenen Gefahr der Rissbildung ist beim Handling besondere Vorsicht geboten. Wie beim Trägerkörper Stahl wird der Schleifbelag geklebt oder direkt aufgesintert, womit die Walkarbeit der Klebeschicht umgangen werden kann. Mit Kunststoffträgern lassen sich die unterschiedlichsten Eigenschaften in Bezug auf Schwingung und Dämpfung erzeugen. In vielen Fällen ist aber die höhere Dehnung im oberen Drehzahlbereich ein Problem. Abhilfe schafft der Einsatz von sehr hochwertigen Rohstoffen bzw. das Tyrolit-Patent des „VIP-Star-Tragkörpers“, der Dank seiner hohen Dämpfungseigenschaft und Festigkeit beachtliche Steigerungen in puncto Standzeiten und Oberflächengüte erzielt. Außerdem ist er für höhere Arbeitsgeschwindigkeiten geeignet. Die Vorteile von Kohlefaser als Scheibenträgerkörpermaterial liegen im geringen Gewicht, einer höheren Scheibenstandzeit sowie dem Abrichtintervall.


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